DC-DC XL4016 8А 280 Вт преобразователь XH-M403 понижающий

Технические характеристики

• Модель: XH-M403
• Конструкция: неизолированный, понижающий, импульсный, асинхронный
• Рабочее напряжение
  • Входное: 5.0 ~ 40 В
  • Блокируемое: менее 4.5 В
  • Выходное: 1.25 ~ 36 В
• Потери напряжения (без нагрузки), макс: 0.2 В
• Ток нагрузки
  • продолжительный: до 5 А
  • кратковременный: до 8 А (требуется усиленное охлаждение)
• Мощность, макс.: 280 Вт
• Чип регулятора: XL4016E1 XLSEMI
• Частота ШИМ-преобразователя в состояниях
  
  • рабочее: 180 кГц ± 20% кГц
  • короткое замыкание: 48 кГц
• Эффективность преобразования (КПД), макс.: 96%
• Управление: регулировка выходного напряжения вращением ручки поворотного потенциометра
• Дополнительные функции: вольтметр, амперметр
• Контроллер: STM8S003F3P6
• Шаг измерения
  • вольтметр: 0.1В
  • амперметр: 0.01А
  • погрешность: ± 0.5 ед.изм, с возможностью подстройки
• Экран
  • конструкция: светодиодный, трёхсимвольный, семисегментный, двухстрочный
  • диагональ: 53.5 мм (2.10 дюйма)
  • цвет символов: красный
• Защита от: короткого замыкания на выходе, перегрева чипа регулятора, входного напряжения более 45В, превышения силы тока
• Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы Ø2 мм
• Монтажные отверстия: 4 х Ø3.2 мм
• Рабочая температура: -40℃ ~ +85℃
• Размеры ДШВ: 78 х 63 х 40 (53) мм

Ключевые возможности преобразователя XH-M403

Преобразователь XH-M403 функционирует в диапазоне входного напряжения +5В ~ +40В, и полностью совместим с безграничным числом сетевых или портативных источников электроэнергии с выходным напряжением до +40В, включая самые распространённые номиналы постоянного напряжения 5В, 9В, 12В, 14В, или 24В. Наиболее подходящими считаются источники с постоянным током до 8-12А. Регулируемый преобразователь XH-M403 предназначен для запитывания электрических схем и электронных устройств любого уровня напряжения, чей номинал укладывается в рабочие нагрузочные характеристики +1.25В ~ +36В, а потребление тока не превышает максимальные 8А.

Стилистика внешнего вида XH-M403

Притягивающий внимание современный и стильный дизайн устройства, с большой и удобной зеркально-серебристой ручкой управления в нижней части, и крупным цифровым дисплеем в верхней — всё это мощный, понижающий DC-DC преобразователь напряжения XH-M403, специально созданный в образе готовой панели управления питанием различного рода электронных приборов. Благодаря существованию 2.5-миллиметрового зазора относительно плоскостей верхней грани светодиодного цифроотображающего индикатора и нижней грани ручки управления, а также угловым монтажным отверстиям винтового крепления, модуль питания XH-M403 легко интегрируется в состав любых панелей разрабатываемого или модифицируемого оборудования. Циферблат XH-M403 отлично смотрится будучи накрытым не только кристально-чистым акриловым стеклом, но и сквозь полупрозрачные стенки в широком многообразии цветовых оттенков.

Компоненты преобразователя XH-M403

Импульсный понижающий DC-DC преобразователь напряжения XH-M403 состоит из двух взаимосвязанных контуров - силового и измерительного. Силовая часть базируется на чипе XL4016E1 с минимальным количеством сопутствующих фильтрующе-стабилизирующих компонентов. В микросхему регулятора напряжения XL4016E1 интегрированы силовой МОП-транзистор, переключающий на фиксированной частоте 180 кГц, и управляющий ШИМ-контроллер.

Измерительная сторона подключена к выходу преобразователя, и объединяет в себе управляющий контроллер STM8S003F3P6, сдвоенный компаратор LM358 с токовым шунтом, пару понижающих стабилизаторов XL1509 и TL431, сдвиговый регистр 74HC164B, и мультиплексор CD4051BM. Вся информация выводится на крупный двухстрочный светодиодный трёхсимвольный семисегментный дисплей с ярко-красными цифрами, имеющий размер по диагонали приблизительно 2.10 дюйма. Шаг показаний вольтметра составляет 0.1В, амперметра - 0.01А. Величина текущего напряжения выводится в верхней строке, рядом на плате расположена пометка "V". Потребляемый нагрузкой ток высвечивается в нижней строке, с пометкой "A".

В схеме XH-M403 предусмотрена возможность корректировки отображаемых вольтметром и амперметром данных. В случае их несоответствия с действительными значениями, регулировка осуществляется с помощью двух подстроечных резисторов ADJ-V (напряжение, рядом с шунтом) и ADJ-I (тока, около входной клеммы), расположенных на обратной стороне платы.

Из-за низкой самостоятельной способности чипа XL4016 к отведению вырабатываемого тепла в нагрузках с высокими значениями допустимого тока, микросхема преобразователя дополнена массивным охлаждающим алюминиевым радиатором. Таким же индивидуальным радиатором оснащён сдвоенный 10-амперный выпрямительный диод Шоттки MBR20100CT. Собственная система пассивного воздушного охлаждения позволяет модулю HW-M403 отлично переносить любые нагрузки с током до 5А в нормальных условиях эксплуатации (+25°С). Для нагрузок 5 - 8А рекомендуется усиленное охлаждение платы регулятора.

Подключение и регулировка напряжения на выходе преобразователя

Отсутствие специально подготовленных площадок входного/выходного напряжения для припайки проводов или разъёмов, упрощает и облегчает способ подключение платы. Контакты источника исходного напряжения и тока зажимаются в 2-мм винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. На платах с обозначением на упрощённом китайском: вход - 输入, выход - 输出.

Механизм ручной регулировки уровня выходного напряжения модели HW-M403 расположен на лицевой стороне платы. Элементом управления служит простое переменное сопротивление с механическим валом, вращаемым в пределах одного полного поворота вокруг своей оси. Крайнее левое положение вала соответствует минимальным 1.25 вольтам преобразователя XL4016E, а крайнее правое — максимальным 36 вольтам. Напряжение на выходе устанавливается до момента включения нагрузочной цепи. 

Эффективность преобразования

Коэффициент полезного действия преобразования энергии XL4016E1 достигает высоких 96%. КПД рассчитывается отношением показателей выходной мощности к входной, и напрямую зависит от параметров эксплуатации преобразователя. Понижающий импульсный преобразователь потребляет больше мощности со стороны источника напряжения, и вырабатывает меньше мощности для нагрузочной цепи. Наилучший показатель КПД определяется условием минимальной разницы напряжений между входом и выходом, с наименьшим нагрузочным током. Увеличение любого из этих двух параметров, в большей или меньшей степени приводит к снижению КПД. Более подробно в примерах о КПД преобразователя можно узнать из статьи.

Стабилизация напряжения

Чип понижающего регулятора XL4016E1 выравнивает и удерживает (стабилизирует) уровень напряжения на выходе при соблюдении условия минимум на 1В более высокого входного напряжения. В понижающих преобразователях, входной потенциал определяет верхних порог напряжения на выходе, за минусом потерь внутри преобразователя. Низкий потенциал входного напряжения, с уровнем меньше выбранного, эквивалентно снижает напряжение на выходе.

Техническая документация

1. Спецификация на микросхему преобразователя XL4016, ревизия 1.2 (англ., PDF)